“三合一”多功能机场消防车结构简析

北京中卓时代消防装备科技有限公司 刘勇

随着国内民航机场数量增多以及大型机场的扩建，做好相应的救援工作是对乘客及机组人员最重要的保障，而机场消防车则是飞机灭火及其他救援的主要工具。介绍了一款“三合一”多功能机场消防车的整车传动系统、整车结构及工作原理，为同行提供了设计参考。

机场消防车（包含快速调动车和主力泡沫车）主要用于飞机火灾的扑救及人员的救援，其拥有高机动性、高越野性、自动化程度高等特点，可在高速行进中喷射灭火药剂。根据M H/T 7002-2006《民用航空运输机场消防站消防装备配备》相关标准，机场等级对配备的数量以及各车型的性能都有明确的要求，主要见表1。

表1 机场等级对应配备消防车的数量及各车型的性能

1.快速调动车要求0～80km/h的加速时间不超过25s，在水泵全功率工作状态下车辆行驶速度不低于40km/h；一次性混合液喷射量不低于5000L；

2.主力泡沫车要求0～80km/h的加速时间不超过40s，在水泵全功率工作状态下车辆行驶速度不低于40km/h；一次性混合液喷射量不低于10000L；

3.标准中提出当主力泡沫车性能满足快速调动车标准时，可不配备快速调动车；

4.当主力泡沫车辅助干粉灭火系统干粉不少于450kg时，可不配备干粉车。

注：行业中所说的机场消防车只包含快速调动车和主力泡沫车；其余车型的标准与民用市政消防车要求基本一致。

国内目前最先进的机场消防车也仅仅是将主力车与干粉车的性能进行集成，即同时满足上述条款中第2和第4条的要求，对于用户来说只配备一台带有450kg干粉的主力泡沫车就可同时满足主力泡沫车和干粉车的要求，节省干粉车的预算。而国外最先进的机场消防车则将上述功能全部集成，集快调、主力、干粉车一体，形成“三合一”多功能机场消防车。对于用户来说可节约很大一部分开支，如新建的北京大兴国际机场一次性购买了八台该车型。在性能方面，“三合一”多功能机场车较快速调动车以及主力泡沫车具有很大的优势，三者主要参数对比见表2。

由表2可以看出，“三合一”机场消防车在性能方面具有绝对的优势，且集主力、快调和干粉车的功能于一体。目前该车型的技术基本被美国豪士科、奥地利卢森堡亚、德国马基路斯等公司垄断。直到2019年，国内企业突破这一技术难题，生产出我国第一辆具有自主知识产权的“三合一”多功能机场消防车，才打破了这一产品被国外技术垄断的局面。

表2 参数对比表

“三合一”机场消防车简介

该“三合一”机场消防车采用专用宽体底盘进行改装，由后置两台并装发动机、变速箱、动力分配器、消防动力系统、消防泵系统、罐体、舱体、穿刺臂等系统组成。驾驶室采用双门形式，可搭载乘员6人（含驾驶员），具有行进过程中喷射灭火药剂的功能，在驾驶室可完成所有消防设备及穿刺臂的操作。

1.主要技术参数

整车外形尺寸长×宽×高（mm×mm×mm）为14500×3050×3950；整车总质量为49000kg；0～80km/h加速时间不大于25s；整车最高时速为135km/h；载液量为14500L；载干粉量为500kg；接近角为30°；离去角为30°；一次性混合液喷射率为9000L/min；最低稳定车速≤5km/h；最大爬坡度≥40%；最大行驶侧坡≥30%；最小离地间隙≥380mm；水泵全功率状态下车速≥40km/h；整车使用平均故障间隔里程≥2500km；灭火系统持续工作时间≥6h；适用环境温度范围为-41～+46℃；驱动形式为8×8；乘员人数为6人。

图1 某型机场消防车结构组成

该型机场消防车采用8×8全驱形式，结构组成见图1，主要由消防副炮及管路、驾驶室控制系统、驾驶室、穿刺臂及消防主炮、罐体、挡墙、消防泵及泡沫系统、液压系统、变速箱及取力器、车桥及悬挂系统、整车动力传动系统、器材箱、整车电气系统、发动机系统、发动机舱体等部件组成。

2. 整车结构及工作原理

车辆前部为驾驶室，驾驶室后部车架上平面安装穿刺救援臂；二桥和三桥上方为载液罐体，水罐及泡沫罐体为一体外露式结构，采用弹性支撑固定在车架上方；车体后部为发动机舱，驱动底盘及消防系统的两台发动机采用并装形式固定在车架上方，消防泵及泡沫比例混合系统、部分管路安装在发动机舱体内部。车前消防炮、穿刺臂消防炮等管路与泵出口管路进行连接。

2.1 驾驶室

驾驶室采用双开门六座形式布置，整体框架采用高强度铝型材结构进行焊接，该结构通过国家相关认证机构的顶压及正碰检测。为了提升驾驶室乘坐的舒适性，驾驶室整体通过6个弹性支撑固定在车架上方，内部主副驾驶员座椅采用空气悬浮座椅。为保证驾驶员操作穿刺救援臂和车前消防炮时具有良好的操作视野，驾驶室前部及顶部为全景玻璃结构形式设计，这样在消防作业时可直观地观察到各消防设施的作业状态，提升消防作业效率，驾驶室实物如图2所示。

图2 驾驶室

2.2 穿刺救援臂

穿刺救援臂主要由安装座、回转支承、转台、回转减速机、回转马达、下变幅臂、下变幅缸、连杆、连接架、上变幅缸、上一臂、上二臂、伸缩油缸、水炮、穿刺针、水管等结构及相关连接件组成。臂架的回转运动由液压回转减速机驱动回转支承，从而带动转台及整个臂架的回转运动。上臂及下臂的变幅运动由上、下变幅油缸的伸缩带动四连杆机构实现。上臂的伸缩运动通过臂架内部伸缩油缸的伸缩及导轮、滑块等机构实现。

图3 穿刺臂工作示意图

图4 ZXF5490GXFJX150型机场消防车动力传动系统图

消防官兵可以通过电动遥控消防水炮从多个角度灵活地喷水或者喷射泡沫进行飞机外部火灾的扑救。同时，消防官兵还可以通过穿刺机构对飞机舱体进行穿刺作业，穿刺针刺入飞机内部后，可对飞机内部火灾进行扑救，具体穿刺工作示意见图3。

3. 整车动力系统

整车动力传动系统图见图4，发动机Ⅰ和发动机Ⅱ并装于底盘后部，发动机选用某品牌TAD1672VE型，6缸水冷增压电控柴油机形式。额定功率为515/1800 kW/(r/min）；最大扭矩为3200/1260 N m/（r/min）。

变速箱选用某品牌4800P型号，其中在发动机Ⅰ和变速箱Ⅰ中间加装全功率取力器；在变速箱Ⅰ侧面加装变速箱取力器用于驱动液压系统，通过液压管路驱动穿刺臂进行举升穿刺救援工作。变速箱Ⅰ末端连接输出轴，将动力传递至功率分配器。

发动机Ⅱ末端连接变速箱Ⅱ，变速箱Ⅱ末端同样连接输出轴，将动力传递至功率分配器。功率分配器将动力先进行合成，然后再进行分配，将最终动力传递至驱动桥。功率分配器主要结构见图5。

整车动力系统具备4种工作模式：行驶模式、驻车消防作业模式、行车消防作业模式以及穿刺救援作业模式。

图5 功率分配器结构图

3.1 行驶模式工作原理

车辆正常加速行驶时，两台发动机以同样的转速进行工作，发动机Ⅰ输出动力至变速箱Ⅰ，发动机Ⅱ输出动力至变速箱Ⅱ，然后通过变速箱Ⅰ、变速箱Ⅱ输出轴分别将动力传递至功率分配器的Ⅰ、Ⅱ输入端；此时动力在功率分配器内部进行合成，结合离合装置将动力输出至变速箱Ⅰ、Ⅱ输出轴，最终动力分别向前输入至1、2驱动桥，向后输入至3、4驱动桥驱动整车进行高速行驶。

3.2 驻车消防作业模式工作原理

车辆驻车，发动机Ⅰ输出动力至变速箱Ⅰ和全功率取力器，全功率取力器通过驱动消防泵传动轴将动力传递至消防泵，此时消防泵进行工作，通过车前副炮或者穿刺臂主炮进行喷水灭火。同样发动机Ⅱ输出动力至变速箱Ⅱ，然后通过变速箱Ⅰ、变速箱Ⅱ输出轴分别将动力传递至功率分配器的Ⅰ、Ⅱ输入端；此时动力在功率分配器内部进行合成，但内部的离合器装置处于分离状态，动力不输出至驱动桥，车辆不行驶。

3.3 行车消防作业模式

车辆行进过程中结合全功率取力器，此时发动机Ⅰ输出动力至变速箱Ⅰ和全功率取力器，全功率取力器通过驱动消防泵传动轴将动力传递至消防泵，此时消防泵进行工作，通过车前副炮或者穿刺臂主炮进行喷水灭火。同样发动机Ⅱ输出动力至变速箱Ⅱ，然后通过变速箱Ⅰ、变速箱Ⅱ输出轴分别将动力传递至功率分配器的Ⅰ、Ⅱ输入端；此时动力在功率分配器内部进行合成，功率分配器内部的离合器装置处于结合状态，动力输出至驱动桥，车辆实现边行驶边喷射灭火药剂的功能。

3.4 穿刺救援作业模式

车辆驻车，发动机Ⅰ输出动力至变速箱Ⅰ和变速箱取力器，变速箱取力器通过驱动液压泵将动力传递至穿刺臂液压系统，此时穿刺臂进行工作，通过穿刺针进行喷水灭火。同样发动机Ⅱ输出动力至变速箱Ⅱ，然后通过变速箱Ⅰ、变速箱Ⅱ输出轴分别将动力传递至功率分配器的Ⅰ、Ⅱ输入端；此时动力在功率分配器内部进行合成，但内部的离合器装置处于分离状态，动力不输出至驱动桥，车辆不行驶。穿刺救援模式可与驻车灭火模式同时进行。

4. 罐体、发动机舱及泡沫系统

罐体、发动机舱及泡沫系统与普通民用消防车结构基本一致，此处不再进行详细描述。

结语

解析了我国首台拥有自主知识产权的“三合一”机场消防车的结构，分析了该类型车辆的工作原理及系统组成，对整车的结构及布置形式、驾驶室、穿刺救援臂、整车动力传动系统等关键技术加以解析及说明。上述结构形式布置的车辆必将成为后续国内机场主要装备的产品，该技术的突破也将缩小我国消防车辆技术与全球顶尖技术的差距，同时也将为我国机场消防事业做出贡献。